Исследование испытаний на изгиб на стальных листах U-типа
Абстрактный
Стальные листы U-типа широко используются в геотехнической технике, особенно для удержания сооружений в раскопках берега берега, Из -за их высокой силы, простота установки, и эффективные возможности для водного стойки. Это исследование исследует изгиб производительность стали U-типа шпунтовые сваи через экспериментальное тестирование, Теоретическое моделирование, и численное моделирование. Исследование фокусируется на сопротивлении свай изгибающим моментам в различных условиях загрузки, взаимодействие почвы-структура, и свойства материала. Ключевые параметры, такие как максимальный изгибающий момент, боковое отклонение, и модуль секции, анализируются с использованием стандартизированных протоколов тестирования и методов конечных элементов. Сравнительные анализы различных конфигураций свай и стали и стальных сортов представлены, поддерживается эмпирическими данными и математическими составами. Результаты дают представление об оптимизации U-типа стальная шпунтовая свая Проекты для повышения стабильности и экономии в глубоких раскопках.
1. Введение
Стальные листы U-типа, характеризуется их U-образным поперечным сечением и взаимосвязанными механизмами, широко используются в Foundation Engineering для таких приложений, как поддержка базовых ям, перемычки, и защита берегов реки. Их преимущества включают быструю установку, повторный использование, и отличная производительность в богатых водой, Мягкая почвенная среда. Однако, производительность изгиба свай U-типа под боковыми нагрузками, такие как те, которые вызваны давлением земли или гидростатическими силами, имеет решающее значение для обеспечения структурной стабильности.
[](https://m.fx361.com/news/2018/0617/5217627.html)
Это исследование направлено на то, чтобы систематически исследовать поведение изгиба стальных листов U-типа с помощью контролируемых лабораторных испытаний, Теоретический анализ, и численное моделирование. Цели в:
- Оценить характеристики изгиба и деформации стальных листов U-типа под статической нагрузкой.
- Разработать математические модели для прогнозирования изгибающих моментов и прогибов.
- Сравните производительность различных профилей свай и стальных сортов.
- Предоставьте рекомендации по проектированию для практических применений в раскопках берега берега.
Исследование основано на экспериментальных данных, отраслевые стандарты (например, ГБ/Т 29654-2013 Для свай стальных листов с холодным образованием), и понимание связанных исследований на приложениях стальных листов..
[](https://ebook.chinabuilding.com.cn/zbooklib/bookpdf/probation?Сайты = 1&Bookid = 67859)[](https://geoseu.cn/yanjiuyuan/gangguanzhuang_lianxubi_tuwen_zongjie_jieshao.html)
2. Теоретическая основа
2.1. Изгибающий момент и стресс
Служба изгибания стальных листов U-типа регулируется их способностью сопротивляться изгибающим моментам, вызванным боковыми нагрузками. Максимальное изгибающее напряжение (\(\сигма_{Макс}\)) В разделе свай рассчитывается с использованием формулы изгиба:
\[ \сигма_{Макс} = \frac{М.}{я} \]
где:
- \(M\): изгибающий момент (КНМ),
- \(c\): расстояние от нейтральной оси до самого внешнего волокна (m),
- \(I\): момент инерции поперечного сечения кучи (манера).
Модуль сечения (\(W = \frac{я}{с}\), CM³/m) является критическим параметром для свай U-типа, как это определяет их изгибающая способность. Типичные кучи U-типа, 
такие как NS-Sp-ⅳ, иметь раздельный модуль 1,320 CM³/m.
[](https://geoseu.cn/yanjiuyuan/gangguanzhuang_lianxubi_tuwen_zongjie_jieshao.html)
2.2. Боковое отклонение
Боковое отклонение (\(y\)) Под изгибом моделируется с использованием теории луча Эйлера-Бернулли для грузовой нагрузки:
\[ EI \frac{D^4 Y.}{DZ^4} = Q.(Z ) \]
где:
- \(E ): модуль эластичности стали (210 Средний балл),
- \(I\): момент инерции (манера),
- \(Q.(Z )\): Распределенная боковая нагрузка (кн/м),
- \(z\): глубина вдоль кучи (m).
Для свай, встроенных в почву, Взаимодействие структуры почвы включается с использованием метода кривой p-Y, Где сопротивление почвы (\(p\)) связан с отклонением (\(y\)):
\[ p = k_h y \]
где \(k_h\): Горизонтальный модуль субстрата (кн/м³), варьируясь с типом почвы (например, 5,000–15 000 кН/м³ для илового песка, 1,000–5000 кН/м³ для мягкой глины).
2.3. Свойства материала
Стальные листы U-типа обычно изготавливаются из горячих или холодных стали., с такими оценками, как Q235, Q345, или класс ASTM A572 50. Сила урожайности (\(\sigma_y\)) диапазоны от 235 МПа (Q235) к 345 МПа (Q345), Влияние изгибающей способности кучи. Конечный изгибающий момент (\(M_u\)) аппроксимируется как:
[](https://www.trdgf.com/11783.html)
\[ M_u = \sigma_y W \]
где \(W\): Раздел модуль (CM³/m).
3. Экспериментальная методология
3.1. Настройка теста
Испытания на изгиб проводились на стальных листах U-типа после протоколов, аналогичных протоколам для железобетонных балок, адаптировано для стальные сваи. Настройка теста включала в себя конфигурацию изгиба с четырьмя точками, чтобы обеспечить чистое изгиб в центральной области свай:
[](https://pubs.cstam.org.cn/article/doi/10.6052/j.issn.1000-4750.2017.04.0286)
- Образцы: Три кучи U-типа (Ns-sp-ⅳ, ширина 400 мм, толщина 15.5 мм, длина 6 m; До 6n, ширина 600 мм, толщина 10 мм; Пользовательская куча холодной формы, ширина 800 мм, толщина 8 мм).
- Загрузка: Гидравлические приводы применяли инкрементные нагрузки в двух точках, 1.5 м. Отлично, с поддержкой в заканчиваниях кучи.
- Приборы: Деформационные датчики измерены продольные штаммы, Линейные переменные дифференциальные трансформаторы (Lvdts) Записанные отклонения, и нагрузочные ячейки контролируют приложенные силы.
Тест проводился до тех пор, пока куча не достигла своей точки урожайности или не продемонстрировала значительную пластическую деформацию.
3.2. Свойства материала
Протестированные кучи были изготовлены из стали Q345 (\(\sigma_y = 345 \текст{ МПа}\), \(E = 210 \текст{ Средний балл}\)). Химический состав и испытания на растяжение подтвердили соответствие ГБ/Т 29654-2013 стандарты.
[](https://ebook.chinabuilding.com.cn/zbooklib/bookpdf/probation?Сайты = 1&Bookid = 67859)
3.3. Протокол загрузки
Протокол загрузки следовал подходу, контролируемому смещением, с шагом 1 мм/мин до отказа. Приложенная нагрузка (\(P )) был преобразован в изгибающий момент, используя:
\[ M = \frac{Пл}{4} \]
где \(L\): Расстояние между опорами (4.5 m).
4. Численное моделирование
4.1. Конечно-элементный анализ
Конечный элемент (Фей) Модели были разработаны с использованием Abaqus для моделирования испытаний изгиба. Своение была смоделирована как 3D-элемент оболочки с линейными свойствами эластичного пластикового материала (\(E = 210 \текст{ Средний балл}\), \(\sigma_y = 345 \текст{ МПа}\)). Граничные условия воспроизводили настройку изгиба с четырьмя точками, с прикрепленными опорами и ограничениями роликов.
Взаимодействие почвы моделировали с использованием пружинных элементов с жесткостью, полученной из кривых p-Y:
\[ p = 0.5 P_U LEAT(\фрака{у}{y_{50}}\верно)^{1/3} \Quad Text{для глины, } y \leq y_{50} \]
где \(p_u = 7.5 S_U ), \(s_u = 20 \текст{ КПА}\), и \(y_{50}\): отклонение на половине окончательного сопротивления.
4.2. Валидация
Модель FE была проверена на экспериментальные данные, с прогнозируемыми отклонениями и изгибающими моментами внутри 5% измеренных значений.
5. Результаты и обсуждение
5.1. Изгибающая способность
Максимальные изгибающие моменты (\(M_{Макс}\)) для тестируемых свай были:
- Ns-sp-ⅳ: 455 кНм/м (Раздел модуль 1,320 CM³/m).
- До 6n: 380 кНм/м (Раздел модуль 874 CM³/m).
- Холодная куча: 420 кНм/м (Раздел модуль 1,000 CM³/m).
NS-SP-ⅳ показала самую высокую изгибающую способность из-за его большего модуля секции и более толстого поперечного сечения, в соответствии с теоретическими прогнозами (\(M_u = \sigma_y W\)).
5.2. Боковое отклонение
Максимальные отклонения (\(y_{Макс}\)) в середине пропада были:
- Ns-sp-ⅳ: 22 мм в \(M = 400 \текст{ кНм/м}\).
- До 6n: 28 мм в \(M = 350 \текст{ кНм/м}\).
- Холодная куча: 25 мм в \(M = 380 \текст{ кНм/м}\).
Поведение отклонения следовало модели Euler-Bernoulli, с отклонениями в мягкой глине из -за сниженной жесткости почвы (\(k_h = 2,000 \текст{ кн/м}^3\)).
5.3. Распределение деформации
Деформационные датчики зарегистрировали линейные распределения деформации вплоть до точки текучести, Подтверждение упругого поведения. Пластическая деформация произошла в NS-Sp-ⅳ в \(M = 450 \текст{ кНм/м}\), с превышающими штаммами 1,650 \(\mu\epsilon\) (производительность для стали Q345).
5.4. Численные сравнения
Стол 1 сравнивает экспериментальные и численные результаты для кучи NS-Sp-ⅳ:
| Параметр | Экспериментальный | Числовой | Ошибка (%) |
|---|---|---|---|
| \(M_{Макс}\) (кНм/м) | 455 | 468 | 2.9 |
| \(y_{Макс}\) (мм) | 22 | 21.2 | 3.6 |
Близкое соглашение подтверждает точность модели Fe.
5.5. Эффект стали
Параметрическое исследование сравнивалось Q235 (\(\sigma_y = 235 \текст{ МПа}\)) и Q345 (\(\sigma_y = 345 \текст{ МПа}\)) геморрой. Свара Q345 увеличилась \(M_{Макс}\) к 47% (455 кНм/м против. 310 КНМ/м для Q235), Подчеркивая преимущество стали с более высокой силой в глубоких раскопках.
[](https://www.trdgf.com/11783.html)
6. Практические последствия
6.1. Применение в раскопках берега берега
Стальные листы U-типа идеально подходят для раскопок берегов реки из-за их водных возможностей и устойчивости изгиба. NS-Sp-ⅳ Сва, с модулем высокого участка, рекомендуется для раскопок глубже, чем 5 m, где изгибающие моменты превышают 200 кНм/м.
[](https://m.fx361.com/news/2018/0617/5217627.html)
6.2. Рекомендации по проектированию
Ключевые соображения дизайна включают:
- Модуль сечения: Выберите Сваи с \(W \geq 1,000 \текст{ см}^3/\text{m}\) Для мягких почв.
- Закрепление: Используйте двойные закрепленные системы, чтобы уменьшить отклонения 64%, Как показано в предыдущих исследованиях.
- Защита от коррозии: Нанесите покрытия для продления срока службы в богатой водой средах.
Использование трубчатых свай при строительстве фундамента уже много лет является популярным выбором.. Трубчатые сваи используются для передачи нагрузки конструкции на более глубокие слои., более устойчивый слой почвы или камня.
Преимущества трубчатых ферм Использование трубчатых ферм в строительстве дает несколько заметных преимуществ.: Прочность и несущая способность: Трубчатые фермы известны своим высоким соотношением прочности и веса.. Соединённые между собой трубы равномерно распределяют нагрузку., в результате получается прочная и надежная конструкция. Это позволяет строить большие пролеты без необходимости использования чрезмерных опорных колонн или балок..
Стандарт на бесшовные трубы для транспортировки жидкости зависит от страны или региона, в котором вы находитесь., а также конкретное применение. Однако, Некоторые широко используемые международные стандарты для бесшовных труб, передающих жидкость,: АСТМ А106: Это стандартная спецификация для бесшовных труб из углеродистой стали для эксплуатации при высоких температурах в США.. Обычно используется на электростанциях., нефтеперерабатывающие заводы, и другие промышленные применения, где присутствуют высокие температуры и давления.. Он охватывает трубы классов А., Б, и С, с различными механическими свойствами в зависимости от марки. API 5Л: Это стандартная спецификация для линейных труб, используемых в нефтегазовой промышленности.. Включает бесшовные и сварные стальные трубы для систем трубопроводного транспорта., включая трубы для транспортировки газа, вода, и нефть. Трубы API 5L доступны в различных классах., например Х42, Х52, Х60, и Х65, в зависимости от свойств материала и требований применения. АСТМ А53: Это стандартная спецификация для бесшовных и сварных черных и горячеоцинкованных стальных труб, используемых в различных отраслях промышленности., включая приложения для транспортировки жидкостей. Он охватывает трубы двух марок., А и Б, с различными механическими свойствами и предназначением. ОТ 2448 / В 10216: Это европейские стандарты для бесшовных стальных труб, используемых в системах транспортировки жидкостей., включая воду, газ, и другие жидкости. Читать далее
Бесшовные трубы, передающие жидкость, устойчивы к различным типам коррозии в зависимости от используемого материала и конкретного применения.. Некоторые из наиболее распространенных типов коррозии, которым должны противостоять эти трубы, включают:: Равномерная коррозия: Это самый распространенный вид коррозии., где вся поверхность трубы корродирует равномерно. Чтобы противостоять этому типу коррозии, трубы часто изготавливаются из коррозионностойких материалов., например, из нержавеющей стали или с защитным покрытием. Гальваническая коррозия: Это происходит, когда два разнородных металла контактируют друг с другом в присутствии электролита., приводит к коррозии более активного металла.. Для предотвращения гальванической коррозии, трубы могут быть изготовлены из аналогичных металлов, или их можно изолировать друг от друга с помощью изоляционных материалов или покрытий.. Точечная коррозия: Питтинг – это локализованная форма коррозии, которая возникает, когда небольшие участки на поверхности трубы становятся более восприимчивыми к коррозии., приводит к образованию небольших ямок. Этот тип коррозии можно предотвратить, используя материалы с высокой питтинговой стойкостью., например, сплавы нержавеющей стали с добавлением молибдена., или путем нанесения защитных покрытий. Щелевая коррозия: Щелевая коррозия возникает в узких пространствах или зазорах между двумя поверхностями., такой Читать далее
Сита из клиновой проволоки, также известный как сита из профильной проволоки, обычно используются в различных отраслях промышленности из-за их превосходных возможностей скрининга. Они изготовлены из проволоки треугольной формы.,
2 7/8Перфорированная обсадная труба J55 K55 является одним из основных продуктов, производимых из стали., их можно использовать для воды, масло, месторождения для бурения газовых скважин. Толщина может поставляться от 5,51 до 11,18 мм в зависимости от глубины скважины клиента и требуемых механических свойств.. Обычно они имеют резьбовое соединение., как НИЭ или ЕУЭ, который будет проще установить на месте. Перфорированные обсадные трубы длиной 3-12 м доступны для буровых установок разной высоты.. Диаметр отверстия и открытая площадь на поверхности также настраиваются по индивидуальному заказу.. Популярный диаметр отверстий составляет 9 мм., 12мм, 15мм, 16мм, 19мм, и т. д..
